淺談山區高速公路滑坡及防治措施

張 辰

山區高速公路不僅工程宏偉,技術密集,科技含量高,而且地形地質條件復雜,山勢陡峭,峽谷崎嶇。有限的路基則要劈山削嶺,形成高邊坡,若遇地質不穩定,則會誘發滑坡等地質災害,常常給公路建設、運營帶來巨大的經濟損失,因而正確防治滑坡變形破壞成為關系到山區高速公路工程造價、建設工期及運營安全等的重要問題。

1 滑坡的定義和分類

滑坡是指斜坡上的巖土體在重力作用下,沿著一定的軟弱面或軟弱帶整體的或分散的順坡向下滑動的地質現象。滑坡多發生在坡度小于50°的斜坡上。按照構成滑坡的地層巖性特征,滑坡分為土質滑坡和巖質滑坡兩大類。按照滑坡的構造特征、滑動面與巖(土)層面的相對位置,土質滑坡可分為均質滑坡、順層滑坡和切層滑坡。按照滑坡的構造特征、滑動面的出露位置,巖質滑坡可分為坡上滑坡、坡腳滑坡和坡底滑坡。

2 公路滑坡的特征及機理

2.1 公路滑坡的特征

公路中滑坡的滑出方向絕大多數是垂直或近似于垂直路線的走向,極少部分是斜交于公路路線。在公路建設過程中,公路滑坡的規模有大有小,但是滑坡的發生概率較大。從公路沿線滑坡產生的誘發因素來看,地質構造、地層巖性及地下水是主控因素,地形、氣候等是次要因素,公路工程建設活動是主要的誘發因素。在各種滑坡中,約有50%是由于工程建設引發的新滑坡,約30%的滑坡是在工程建設中復活的古滑坡,約20%的滑坡是在勘察設計中已經發現而路線無法繞避的[1]。

2.2 公路滑坡形成機理

對公路滑坡而言,特定的地形地貌、地質構造、地層巖性以及充足的水補給是滑坡產生的內在因素。

公路所經過的巖土體,在形成過程中,本身就殘留著一個相當復雜的殘余應力,該應力在不受外力的影響和破壞時,維持著巖土體的自然平衡穩定。修筑公路在開挖或填筑路基的過程中,不管采取什么樣的施工步驟和方式,都不同程度改變了斜坡巖土體的原有形狀和自然平衡,所以人工邊坡為達到地應力的平衡,在新修公路時就可能發生滑坡。

3 公路滑坡治理的原則

1)對于性質復雜的大型滑坡,可以繞避時應盡量繞避。當繞避有困難或在經濟上顯著不合理時,應視滑坡規模、公路與滑坡的相互影響程度、防治費用等條件設計幾種具體方案比選。2)對于可能突然發生急劇變形的滑坡,應采取迅速有效的工程措施;對于滑動緩慢的大型滑坡,宜全面規劃,分期整治,仔細觀察每期工程的效果,以采取相應的治理措施;對于施工及運營中產生的大型滑坡,應慎重做出繞避方案或局部改移路線和防治措施相結合的方案等,在進行全面綜合比較后決定取舍[2]。3)對于性質簡單的中小型滑坡,一般情況下可進行整治,路線不需繞避。但應注意調整路線平、縱面位置,以求整治簡單、工程量小、施工方便、經濟合理。4)路線通過滑坡位置,一般滑坡上緣或下緣比滑坡中部好。滑坡下緣的路基宜設成路堤形式以增加抗滑力;滑坡上緣的路基宜設成路塹形式,以減輕滑體重量;對于窄長而陡峭的滑坡,可采用旱橋通過。5)滑坡整治之前,一般應先做好臨時排水系統,以減緩滑坡的發展,然后針對引起滑坡滑動的主要因素,采取相應的措施。

4 滑坡的防治措施

4.1 排水[3]

1)地表排水工程:地表排水的目的是截排滑坡區以上山坡來水不使其流入滑坡區,把滑坡內區的降水及地下水露頭(泉水、濕地及其他水體)通過人工溝道盡快排出滑坡區,減少其對滑坡穩定的影響。地表排水系統包括滑坡區以外的山坡截水溝、滑坡區內的樹枝狀排水溝及自然溝的疏通和鋪砌等(見圖1),是一個統一的排水網絡。

2)地下排水工程:地下排水工程是治理滑坡的主體工程之一,特別是地下水發育的大型滑坡,它發揮的作用是較大的,主要是截斷了補給滑帶的水源,降低了地下水位,提高抗剪強度,從而增大了滑坡的穩定性。地下排水工程常用的措施有:截水盲溝、截水盲(隧)洞、仰斜(水平)孔群排水、垂直鉆孔群排水、井點抽水、虹吸排水、支撐盲溝等(見圖2)。

4.2 減重

減重就是在滑坡后面挖除一定數量的滑體而使滑坡穩定下來。它適用于推動式滑坡或由錯落轉化的滑坡,并且滑床上陡下緩,滑坡后部及兩側的地層穩定,不至因挖除而引起向后方及兩側土層發展。在一般情況下削坡減重只能減小滑體的下滑力,因此減重通常和其他的治理措施配合使用。

4.3 支擋工程

1)抗滑樁:該措施主要適用于滑坡體中有一個明顯的滑動剪切面且滑動剪切面以下是較完整的基巖,或者是密實的穩定基礎,能提供足夠的錨固力,主要為懸臂式和全埋式兩種。其主要優點是可處治深層滑坡,尤其是地形較緩時較錨索更經濟適用,主要缺點為費用高,時間長,當地形較陡時沒有錨索經濟適用[5]。2)錨索:該措施適用于地形較陡,橫向基巖不深的中淺層滑坡。其優點是施工較快,造價低,可處治中層滑坡,缺點是錨桿長度一般在20 m之內,不適用于深層滑坡。3)擋土墻:擋土墻是一種古老而常用的支撐建筑物。在滑坡治理工程中,擋土墻由于受到自身結構穩定的限制,不大可能有效提高滑坡體的抗滑穩定安全系數,對于大型滑坡尤其如此。其優點為施工較快、造價低,缺點為擋土墻基礎埋深有限,不適用于深層滑坡。

5 結語

滑坡治理對于高速公路來說必須是一次根治,不留后患。應根據滑坡的防治原則,能避開者盡量避開,能預防盡量預防,由于公路滑坡成因復雜、影響因素多,因此需要對滑坡體現場進行詳細的勘查,確定滑坡形成的主因,采取最合理的防治方案,綜合治理,方能確保滑坡防治達到目的。

[1] 方向池.山區公路滑坡災害及防治研究[J].云南交通科技,2003(2):56-58.

[2] 張倬元.滑坡防治工程的現狀與發展展望[J].地質災害與環境保護,2000(2):89-97.

[3] 鄭穎人,陳祖煜.邊坡與滑坡工程治理[M].北京:人民交通出版社,2007.

[4] 趙瑞峰,張五洲,曾 晉.貴遵高速公路某滑坡的成因機制與防治[J].山西建筑,2009,35(6):81-82.

[5] 余桂紅,趙尊亭.滑坡災害防治措施[J].西部探礦工程,2004(10):197-198.